考虑人因的制造单元设施布局设计研究

发布时间：2017-05-11 23:15

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【摘要】：随着工业4.0的提出，生产的人性化成为未来工厂变革的重要方向之一，开展人因学在车间生产领域的应用研究，对未来工厂发展有着重大意义。本研究针对具有手工物料搬运作业的制造单元设施布局问题，在传统的基于物流优化模型的基础上加入人因因素，应用人因学的理论和方法，提出了综合考虑物流因素和人因因素的单元设施布局优化设计方法。 首先，对制造单元中手工物料搬运作业人的负荷因素进行了分析，建立了综合考虑人因和物流的制造单元设施布局评估指标体系，弥补了当前研究中单纯强调物流效率和物流成本的不足。 其次，为了对设施布局中人因因素进行定量分析，提出了针对手工物料搬运作业的人因综合评价指标及其量化方法，从作业姿态、施力强度、作业难度、心理压力四个方面对手工搬运作业工人身心负荷大小及潜在损伤风险进行综合评估。接着，建立了考虑人因的设施布局设计框架，给出了布局优化设计的分析过程。结合传统基于物流的布局规划数学模型，引入人因变量，建立了综合考虑人因因素和物流因素的设施布局设计数学模型，并利用改进的粒子群优化算法对模型进行了求解，为设施布局优化问题提出了一种新的设计方法。 最后，开展了实例研究。研究结果表明，在设施布局设计时综合考虑人因因素和物流因素，不仅可以提高单元生产系统的整体工作效率，同时有利于降低工人手工物料搬运作业的人体累计损伤风险，避免车间操作工人职业性骨骼肌肉损伤疾病的发生。
【关键词】：单元设施布局 手工物料搬运 人因学 快速上身评价法 粒子群优化算法
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB491
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.1.1 研究背景9
• 1.1.2 研究意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 单元设施布局的研究现状10-12
• 1.2.2 制造单元的人因学研究12
• 1.2.3 现有研究中的不足12-13
• 1.3 研究内容与论文结构13-14
• 1.4 本章小结14-15
• 2 人因学及其应用15-29
• 2.1 设施布局理论基础15-20
• 2.1.1 设施布局定义15-16
• 2.1.2 设施布局目标16
• 2.1.3 设施布局的基本原则和形式16-20
• 2.2 设施布局中的人因学20-23
• 2.2.1 人因学概述20-21
• 2.2.2 制造单元布局设计中的人因学基本内容21-23
• 2.3 制造单元设施布局中的人因学评估方法23-27
• 2.3.1 手工物料搬运和职业性肌肉骨骼损伤23-24
• 2.3.2 常用的人因学评估方法24-27
• 2.4 考虑人因的制造单元设施布局评价体系27-28
• 2.4.1 工作压力因素27
• 2.4.2 考虑人因的制造单元设施布局的评估指标体系27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 手工物料搬运作业的人因学分析与评估29-40
• 3.1 人因综合评价指数29-36
• 3.1.1 作业姿态因子的评估29-34
• 3.1.2 施力负荷因子的评估34-35
• 3.1.3 心理负荷因子的评估35-36
• 3.1.4 作业难度因子的评估36
• 3.2 人因综合评价指数计算36-39
• 3.3 本章小结39-40
• 4 考虑人因的制造单元设施布局优化的建模40-49
• 4.1 考虑人因的制造单元设施布局设计的框架模型40-41
• 4.2 考虑人因的制造单元设施布局设计的数学模型41-44
• 4.2.1 问题描述41-42
• 4.2.2 数学优化模型42-44
• 4.3 基于改进粒子群算法的模型求解44-48
• 4.3.1 粒子群算法原理44-45
• 4.3.2 优化粒子群算法 tsPSO45-46
• 4.3.3 设计问题求解的算法与流程46-48
• 4.4 本章小结48-49
• 5 实例研究49-55
• 5.1 东方厂企业概况49
• 5.2 实例参数描述49-53
• 5.2.1 单元基础设施及物流参数49-50
• 5.2.2 人因综合评估值的计算50-53
• 5.3 算法求解过程与优化结果53
• 5.4 仿真分析与评价53-54
• 5.5 本章小结54-55
• 6 结论与展望55-57
• 6.1 论文结论55
• 6.2 研究展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-62
• 附录62

【参考文献】

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本文编号：358292